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《西北农林科技大学》 2003年
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黄土地区流域地貌形态与降雨侵蚀产沙关系研究

郭彦彪  
【摘要】: 本文在室内模拟试验的基础上,结合野外实际流域观测资料,运用数理统计、GIS技术、分形理论和近景摄影测量等方法与技术,在有关研究基础上,开展了流域地形和侵蚀产沙变化特征及它们之间的关系研究。提出了以地形分维数作为地貌形态综合量化的指标,以径流侵蚀力代替降雨侵蚀力的思想,建立了模型流域地形分维数、径流侵蚀力与输沙模数之间的关系模型;在此基础上,应用岔巴沟流域实测资料,建立了流域地貌形态参数与侵蚀产沙关系模型,并进行参数率定和检验。通过研究,取得如下结论: (1) 在不同流域内,径流深与输沙模数均成幂函数(y=ax~b)关系,其关系方程以非线性回归拟合结果比较好。参数a、b可以反映流域有无治理的差异,参数a在有治理或部分治理的流域内均小于无治理流域;参数b在有治理流域内则较无治理流域偏大;流域次降雨洪峰流量模数与输沙模数也为幂函数关系,但参数a、b在不同流域之间差别较大,其相关性不如径流深与输沙模数关系好。 (2) 以径流侵蚀力代替降雨侵蚀力来反映水蚀营力与产沙量的关系更加直接,而且综合了径流量与洪峰在剥蚀土壤和搬运泥沙能力,比单独运用径流深或洪峰流量更加合理。实际流域的观测资料分析结果表明:径流侵蚀力与输沙模数之间有很好的幂函数(y=mx~n)关系,回归方程相关系数均在0.9以上,关系式中幂指数n在0.4-0.65之间,平均为0.52,治理度越高,n值越大,而参数m与流域面积和治理度有关,m值随着流域面积的增大和治理度的提高而减小。 (3) 流域模型的模拟降雨实验观测结果分析表明:流域模型地貌的发育演化主要体现在其投影面积、表面积和相对体积的变化上;流域模型投影面积和表面积在整个试验过程中一致增大,当沟道发育逐渐趋于稳定时,投影面积变化也趋于稳定,表面积则呈现出波动性变化。流域模型各部分相对体积与其表面积的变化关系可由Gaussian模型来描述。由于相对体积变化反映了流域遭受侵蚀的过程,而表面积变化体现的是地形表面的变化,因而此关系模型同时表述了流域地形与侵蚀之间的关系。 (4) 以地形分维数作为流域地形的量化指标,可以较全面地反映流域地形的表面信息。通过研究发现:流域模型和实际流域地形都具有很好的分形特性,地形分形维数与流域地貌的发育过程有关,代表着流域的发育程度。 (5) 流域模型产沙强度的变化反映了流域模型在不同发育阶段的侵蚀特征,模拟试验研究结果表明:在整个流域模型地貌地貌的发育过程中,其产沙强度呈现由小到大,然后又逐渐减小的总体趋势,流域模型单位降雨产沙率及平均输沙率与地形分维数表现为Gaussian模型关系,其关系形式与结论3中相对体积和表面积之间关系相似,进一步说明了以地形分维数表达地形变化的合理性。 郭彦彪硕士论文:黄土地区流域地貌形态与降雨侵蚀产沙关系研究 在此基础上,引入径流侵蚀力因子,运用多元回归分析的方法建立了流域模型次降 雨产沙模型 (6)通过对岔巴沟流域地形、径流和产沙特征的分析,建立了岔巴沟流域地貌形 态参数与侵蚀产沙关系模型,并以蛇家沟和西庄两流域实测资料对模型进行了率定与检 验。该关系模型以地形分维数为地形量化参数,以径流侵蚀力代表径流侵蚀土壤和搬运 泥沙的能力,揭示了地貌形态因素和径流侵蚀力与输沙模数之间的内在关系;但此关系 模型仅考虑了地形因子,还需考虑土壤、植被以及流域治理因素等综合影响。
【学位授予单位】:西北农林科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2003
【分类号】:S157

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【引证文献】
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【同被引文献】
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